DE10042312A1

DE10042312A1 - Method for producing a carrier element for an IC chip

Info

Publication number: DE10042312A1
Application number: DE10042312A
Authority: DE
Inventors: Carsten Senge; Ruediger Mentzer; Frank Osterwald
Original assignee: Orga Kartensysteme GmbH
Current assignee: Idemia Germany GmbH
Priority date: 2000-08-29
Filing date: 2000-08-29
Publication date: 2002-03-14
Also published as: WO2002019425A1; AU2001283791A1; EP1340259A1

Abstract

A method for production of a support element for an IC component for installation in data support cards is disclosed, whereby holes punched through the support element are provided with a conducting boundary region arranged on one side thereof and in a further process step are filled with a setting conducting paste.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Trägerelementes für einen zum Einbau in Datenträgerkarten vorgesehenen IC-Baustein, wobei das Trägerelement auf beiden Flachseiten aus einem leitenden Mate rial bestehende Leiterbahnen und Kontaktflächen aufweist, die mindestens auf der einen Flachseite zur Außenkontaktierung des IC-Bausteines vorge sehen sind, mit den im Anspruch 1 genannten gattungsgemäßen Verfah rensschritten.The invention relates to a method for producing a carrier element for an IC module intended for installation in data carrier cards, the carrier element on both flat sides of a conductive mate rial existing conductor tracks and contact areas that at least featured on one flat side for external contacting of the IC component are seen with the generic method mentioned in claim 1 rensschritten.

Trägerelemente der oben beschriebenen Art werden im Stand der Technik aus so genannten Endlosfilmen hergestellt, bei denen üblicherweise wähend des Herstellungs- und Bestückungsvorganges zwei Trägerelemente neben einander und eine Vielzahl von Trägerelementen hintereinander einen Film streifen bilden. Die einzelnen Trägerelemente des Filmstreifens werden hierbei mit den IC-Bausteinen und mit elektrischer Kontaktierung zwischen IC-Bausteinen und Kontaktflächen versehen, bevor eine Vereinzelung der Trägerelemente vorgenommen wird. Ein herkömmlicher Herstellungsprozess sieht hierbei vor, dass ein mit einer seitlichen Perforierung versehenes elektrisch nicht leitendes Kunststoffband (Filmstreifen) auf beiden Seiten mit Leiterbahnen und Kontaktflächen versehen wird, nachdem in einem vorausgegangenen Arbeitsschritt an vorgegebenen Positionen Durchgangslöcher in das Kunststoffband eingebracht worden sind. Das Aufbringen der Leiterbahnen und Kontaktflächen kann auf unterschiedliche Art und Weise, beispielsweise durch einen Ätzprozess oder durch Aufbringen mittels eines Siebdruckvorganges erfolgen.Carrier elements of the type described above are in the prior art made from so-called continuous films, in which usually while the manufacturing and assembly process two carrier elements in addition one another and a plurality of carrier elements one behind the other a film form stripes. The individual carrier elements of the film strip are here with the IC components and with electrical contact between IC components and contact areas before separating the Carrier elements is made. A traditional manufacturing process provides for a side perforation electrically non-conductive plastic tape (film strip) on both sides with Conductor tracks and contact areas are provided after in one previous work step at predetermined positions through holes have been introduced into the plastic band. The application the conductor tracks and contact areas can be in different ways and Way, for example by an etching process or by application a screen printing process.

Die aufgebrachten Kontaktflächen sind herkömmlich so angeordnet, dass sie die Durchgangslöcher einseitig an der zur Außenkontaktierung vorgesehe nen Seite überdecken, so dass an der den Kontaktflächen abgewandten Seite des Kunststoffbandes, an der die IC-Bausteine in einem nachfolgen den Arbeitsschritt festgelegt werden, mit Hilfe von Bonddrähten eine Verbindung zwischen IC-Bausteinen und Kontaktflächen durch die Durch gangslöcher des Kunststoffbandes hindurch, erfolgen kann.The applied contact surfaces are conventionally arranged so that they the through holes on one side are provided for external contact cover one side so that on the side facing away from the contact surfaces Side of the plastic band on which the IC components follow in one the working step can be determined with the help of bond wires Connection between IC components and contact areas through the through through holes of the plastic band, can be done.

Heutzutage in vielen Bereichen übliche Montageverfahren für IC-Bausteine oder andere elektronische Bauelemente - wie beispielsweise die Flip-Chip- Technik oder andere face-down-Montagetechnologien - erfordern eine so genannte Durchkontaktierung der die Basis der Trägerelemente bildenden Kunststoffschicht.Assembly processes for IC components that are common in many areas today or other electronic components - such as the flip chip Technology or other face-down assembly technologies - require one like that through-plating of the base of the carrier elements Plastic layer.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, für den Einsatz dieser kostengünstigen Montagetechnologien ein Verfahren zur Herstellung der dafür notwendigen Trägerelemente bereitzustellen, mit dem eine Durch kontaktierung der verwendeten Kunststoffbänder möglich ist.The object of the present invention is therefore for the use of these inexpensive assembly technologies a method of manufacturing the provide necessary support elements with which a through Contacting the plastic straps used is possible.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass an der Anschlussseite für den IC-Baustein die Durchgangslöcher mit einem leiten den Randbereich versehen werden, und dass in einem anschließenden Verfahrensschritt die Durchgangslöcher mit einer aushärtbaren Leitpaste verfüllt werden. Durch diese erfindungsgemäße Gestaltung ist eine elektri sche Verbindung der dem IC-Baustein abgewandten Seite des Kunststoff bandes bzw. des hieraus erstellten Trägerelementes, auf der die Kontakt flächen zur Außenkontaktierung liegen, und derjenigen Seite, an der der IC- Baustein durch eine face-down-Montagetechnologie angeordnet wird, gege ben, wobei die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte kostengünstig und zuverlässig durchgeführt werden können. Durch die Durchkontaktierung der Trägerelemente und der daraus resultierenden Möglichkeit, face-down- Montage-Techniken einzusetzen, ergibt sich für die mit dem erfindungs gemäßen Verfahren hergestellten Trägerelemente ein geringst möglicher Platz- und Höhenbedarf, da sich die Kontakte des IC-Bausteines oder ande rer elektronischer Bauelemente direkt über den durchkontaktierten Kontakt flächen befinden und somit die bislang übliche Verbindung der IC-Bausteine mittels Bondverdrahtung entfallen kann. Darüber hinaus können durch das neuartige Verfahren vorzugsweise Halbleiter als Chip-Sized-Package (CSP) eingesetzt werden, wobei die Umverdrahtung der Anschlussflächen des Halbleiters direkt auf diesem eine flexible Anordnung der diesbezüglichen Anschlussflächen gestattet, und darüber hinaus ein üblicherweise für Flip- Chip-Techniken notwendiger Underfiller entbehrlich ist. Die Umverdrahtung der Chip-Sized-Package-Halbleiter ermöglicht es, die auf den Trägerele menten vorhandenen Anschlussgeometrien, d. h. die Anordnung der Kontaktflächen bei einem Wechsel auf andere Halbleiterbaustein-Varianten beizubehalten. Die daraus resultierende Standardisierung in der Fertigung ergibt bei der Gesamtherstellung der Produkte eine größere Flexibilität.This object is achieved in that the Connection side for the IC module with the through holes the edge area, and that in a subsequent Process step the through holes with a curable conductive paste be filled. This design according to the invention is an electri cal connection of the side of the plastic facing away from the IC module band or the carrier element created from it, on which the contact surfaces for external contact, and on the side on which the IC Block is arranged by a face-down assembly technology ben, the method steps according to the invention inexpensive and can be carried out reliably. Through the through Support elements and the resulting possibility of face-down Using assembly techniques results for those with the invention Carrier elements produced according to the method a least possible Space and height requirements, since the contacts of the IC module or other electronic components directly via the plated-through contact surfaces and thus the usual connection of the IC components can be dispensed with by means of bond wiring. In addition, through the Novel processes, preferably semiconductors as a chip-sized package (CSP) are used, the rewiring of the connection surfaces of the Semiconductor directly on this a flexible arrangement of the related Connection areas allowed, and also a usually for flip Chip techniques necessary underfiller is unnecessary. The rewiring the chip-sized package semiconductor makes it possible to use the carrier elements existing connection geometries, d. H. the arrangement of the Contact areas when changing to other semiconductor device variants maintain. The resulting standardization in manufacturing gives greater flexibility in the overall manufacture of the products.

Besondere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich zusammen mit der technischen Lehre des Anspruches 1 aus den Merk malen der Unteransprüche.Special configurations of the method according to the invention result together with the technical teaching of claim 1 from the Merk paint the subclaims.

Hierbei sieht eine besonders kostengünstige und zuverlässige Variante des Verfahrens vor, dass die Verfüllung der Durchgangslöcher mit der aushärt baren Leitpaste mittels eines Sieb-, Schablonen- oder Stempeldrucks bzw. eines Dispensschnittes durchgeführt wird.Here is a particularly inexpensive and reliable variant of the Procedure that the filling of the through holes with the hardens conductive paste by means of screen, stencil or stamp printing or a dispense cut is carried out.

Die angesprochenen Druckvorgänge ermöglichen es darüber hinaus, unter bestimmten Randbedingungen die Verfüllung der Durchgangslöcher und die Erstellung des leitenden Randbereiches in einem gemeinsamen Druckvor gang durchzuführen.The mentioned printing processes also make it possible to use certain boundary conditions the filling of the through holes and the Creation of the leading edge area in a common printout to perform.

Eine zweckmäßige Weiterentwicklung des erfindungsgemäßen Verfahrens sieht darüber hinaus vor, mit der Herstellung der Durchkontaktierung durch Einbringen der Leitpaste in die Durchgangslöcher auf derjenigen mit dem leitenden Randbereich versehenen Flachseite des Trägerelementes die durch eine Leiterbahn mit dem Randbereich verbundene Kontaktfläche für den face-down montierten Halbleiter mit einem leitfähigen, über die Ober fläche vorstehenden Bump zu versehen. In besonderen Fällen kann der Bump direkt auf der Durchkontaktierung liegen. Mit diesem Verfahrensschritt kann der üblicherweise separat auszuführende Schritt des Chip-Bumping eingespart werden.A useful further development of the method according to the invention also provides for through-hole manufacturing Insert the conductive paste in the through holes on the one with the conductive edge area provided flat side of the support member contact surface connected to the edge region by a conductor track for the face-down semiconductor with a conductive, over the upper to provide surface protruding bump. In special cases the Bump directly on the via. With this step can the chip bumping step, which is usually carried out separately be saved.

Im Folgenden wird das erfindungsgemäße Verfahren anhand von zwei unter schiedlich bestückten Trägerelementen näher erläutert. Es zeigt:The method according to the invention is described below using two differently equipped carrier elements explained in more detail. It shows:

Fig. 1a, 1b Schnittdarstellungen durch zwei mittels des erfindungsge mäßen Verfahrens hergestellte Trägerelemente im Bereich der Durchkontaktierung vor dem Aufbringen eines elektronischen Bauelementes und Fig. 1a, 1b sectional views through two manufactured by the method erfindungsge MAESSEN carrier elements in the area of the via before the application of an electronic component and

Fig. 2: eine Schnittdarstellung durch ein Trägerelement im Bereich der Durchkontaktierungen mit auf dem Trägerelement angeordne tem IC-Baustein. FIG. 2 shows a sectional view of a carrier element in the region of the vias with integrally arrange on the carrier element tem IC module.

Ein mit dem neuartigen Verfahren hergestelltes Trägerelement - dargestellt in Fig. 1 - besteht aus einem tragenden Kunststoffkörper 1, welcher zu Beginn des Herstellungsverfahrens als Kunststoffbandrohmaterial vorliegt. Das Kunststoffband wird in einem ersten Arbeitsgang mit Durchgangs löchern 2 versehen. Anschließend wird das Folienband beidseitig mit Leiter bahnen 3 und Kontaktflächen 4 versehen. Notwendig und neuartig für dieses Verfahren ist die Ausbildung eines leitenden Randbereiches 5 an der der Leiterbahn und den Kontaktflächen abgewandten Seite des Kunst stoffkörpers. Die Aufbringung der Leiterbahnen 3, Kontaktflächen 4 und leitfähigen Randbereich 5 kann durch Ätztechnik oder beispielsweise durch ein Siebdruckverfahren erfolgen.A carrier element produced using the novel method - shown in FIG. 1 - consists of a load-bearing plastic body 1 , which is available as a plastic strip raw material at the beginning of the production process. The plastic tape is provided with through holes 2 in a first step. The film strip is then provided on both sides with conductor tracks 3 and contact surfaces 4 . Necessary and novel for this method is the formation of a conductive edge region 5 on the side of the plastic body facing away from the conductor track and the contact surfaces. The conductor tracks 3 , contact areas 4 and conductive edge region 5 can be applied by etching technology or, for example, by a screen printing method.

Ein nachfolgender Verfahrensschritt sieht dann vor, den Bereich des Durch gangsloches 2 komplett mit einer aushärtbaren Leitpaste auszufüllen. Auf diese Weise wird eine Durchkontaktierung des leitfähigen Randbereiches 5 auf einer Seite des Kunststoffkörpers mit der Kontaktfläche 4 auf der gegen über liegenden Seite erreicht. Auf den Randbereich 5 bzw. angeschlossene Kontaktflächen 4 lassen sich dann problemlos ein IC-Baustein oder andere elektronische Halbleiterelemente mittels Face-Down-Montagetechniken anordnen.A subsequent process step then provides for the area of the through hole 2 to be completely filled with a curable conductive paste. In this way, through-contacting of the conductive edge region 5 on one side of the plastic body with the contact surface 4 on the opposite side is achieved. An IC component or other electronic semiconductor elements can then be arranged on the edge region 5 or connected contact surfaces 4 without problems by means of face-down assembly techniques.

Entsprechend einer vorteilhaften Gestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dieses durch einen weiteren Verfahrensschritt ergänzt werden, der darin besteht, auf dem für die Kontaktierung mit dem IC-Bau stein vorgesehenen Randbereich 5 mittig oder den angeschlossenen Kontaktflächen einen Bump 6 aus Leitklebstoff anzubringen. Auf dem bereits erstellten Bump kann der zugehörige Halbleiter positionsgenau angeordnet und gleichzeitig elektrisch kontaktiert werden.According to an advantageous design of the method according to the invention, this can be supplemented by a further method step, which consists in attaching a bump 6 made of conductive adhesive to the edge region 5 provided for contacting the IC component or in the center of the connected contact surfaces. The associated semiconductor can be positioned precisely on the bump that has already been created and at the same time electrically contacted.

In der Fig. 2 ist ein erfindungsgemäß hergestelltes Trägerelement mit aufgesetztem IC-Baustein 7 dargestellt. Bei dem IC-Baustein handelt es sich um einen so genannten Chip-Sized-Package-Halbleiter (CSP), der an seiner den Kunststoffkörper 1 des Trägerelementes zugewandten Seite eine On- Chip-Umverdrahtung in Form mehrerer dünner miteinander korrespon dierender Leiterbahnschichten aufweist, wodurch eine Änderung der Anschlussflächenbelegung direkt auf dem Halbleiter erfolgt, was wiederum eine flexible Anordnung der Anschlussflächen ergibt. Aus der Figur ist darüber hinaus ersichtlich, dass der IC-Baustein 7 an den Kontaktstellen zum Kunststoffkörper 1 des Trägerelementes eine Nickelschicht in Form einer Under-Bump-Metallisierung 9 aufweist. Der IC-Baustein 7 wird, wie dies aus der Fig. 2 deutlich wird, direkt unter Zwischenschaltung des aus Leitkleber bestehenden Bumps 6 auf den Kunststoffkörper 1 des Trägerele mentes aufgesetzt. Anzumerken ist hierbei, dass bei Verwendung von CSP- Halbleitern auf einen üblicherweise erforderlichen Underfiller zur mecha nischen und elektrischen Kontaktierungsabsicherung, wie sie bei Flip-Chip- Montagetechniken eigentlich üblich ist, verzichtet werden kann, da die verschiedenen Lagen der isolierenden und elektrisch leitenden Schichten der CSP-Umverdrahtung 8 ausreichenden Schutz vor Ausfällen durch thermo-mechanische Wechsellasten bietet. In FIG. 2, a support member according to the invention prepared with mounted IC chip 7 is shown. The IC component is a so-called chip-sized package semiconductor (CSP), which on its side facing the plastic body 1 of the carrier element has on-chip rewiring in the form of a plurality of thin interconnect layers which correspond to one another, as a result of which a change in the connection area assignment takes place directly on the semiconductor, which in turn results in a flexible arrangement of the connection areas. The figure also shows that the IC module 7 has a nickel layer in the form of an under-bump metallization 9 at the contact points with the plastic body 1 of the carrier element. The IC chip 7 is, as is clear from FIG. 2, placed directly on the plastic body 1 of the Trägerele element with the interposition of the bump 6 consisting of conductive adhesive. It should be noted here that when using CSP semiconductors, an underfiller that is usually required for mechanical and electrical contact protection, as is actually customary in flip-chip assembly techniques, can be dispensed with, since the different layers of the insulating and electrically conductive layers of the CSP rewiring 8 offers sufficient protection against failures due to thermo-mechanical alternating loads.

LIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Kunststoffkörper
Plastic body

22

Durchgangsloch
Through Hole

33

Leiterbahn
conductor path

44

Kontaktfläche
contact area

55

leitfähiger Randbereich mit angeschlosse ner Kontaktfläche
conductive edge area with connected contact surface

66

Bump
Bump

77

IC-Baustein
IC module

88th

CSP-Umverdrahtung
CSP rewiring

99

Ni-Under-Bump-Metallisierung
Ni-under-bump metallization

Claims

1. A method for producing a carrier element for an IC component provided for installation in data carrier cards, the carrier element having conductor tracks and contact surfaces on both flat sides made of a conductive material, which are provided at least on one flat side for external contacting, in which a foil strip is punched through holes, then the foil strip is provided on both sides with the conductor tracks and contact areas, the contact surfaces covering the through holes on one side on the side intended for external contacting and finally the foil strip is divided into individual carrier elements, characterized in that on the connection side for the IC module ( 7 ) the through holes ( 2 ) are provided with a conductive edge area ( 5 ) and that in a subsequent procedural step the through holes ( 2 ) are filled with a curable conductive paste.

2. The method for producing a carrier element according to claim 1, characterized in that the filling of the through holes ( 2 ) with the conductive paste is carried out by screen, stencil or stamp printing or dispensing cut.

3. A method for producing a carrier element according to claim 1 or 2, characterized in that the filling of the through holes ( 2 ) and the creation of the conductive edge area ( 5 ) and a corresponding conductor track structure takes place in a common printing process.

4. A method for producing a carrier element according to one of claims 1 to 3, characterized in that the conductive paste introduced into through holes ( 2 ) on the flat side of the carrier element provided with the conductive edge region ( 5 ) has a bump ( 6 ) is made of conductive adhesive.

5. A method for producing a carrier element according to one of claims 1 to 4, characterized in that the filling of the through holes and the application of the conductive bump for the chip contacting on the edge region ( 5 ) in the center or the connected contact surfaces takes place simultaneously in a common process step ,